Fscn3-KO 基因敲除小鼠

FSCN3，也称为睾丸特异性细丝蛋白，是一种在细丝结合蛋白家族中的新成员，该家族参与多种生物功能。FSCN3是一种睾丸特异性蛋白，在细长的精子细胞中特异性表达。然而，其在小鼠精子发生中的体内功能尚不清楚。通过CRISPR/Cas9基因编辑技术，研究者们生成了Fscn3基因敲除小鼠。结果显示，Fscn3-/-小鼠的睾丸形态和睾丸体重比正常，精液浓度在Fscn3+/+和Fscn3-/-小鼠之间没有显著差异。生育能力测试一致表明，Fscn3-/-小鼠是完全 fertile 的，其生殖状态与野生型没有区别。此外，对Fscn3-/-小鼠睾丸切片的苏木精和伊红染色检测到从精原细胞到成熟精子的各种生殖细胞。进一步地，Fscn3-/-小鼠的精子游泳速度与其野生型同胞相比是可比的。Fscn3+/+和Fscn3-/-小鼠都有正常的精子形态，这表明Fscn3的破坏不影响精子形态。减数分裂前期I进度的分析表明，Fscn3+/+和Fscn3-/-小鼠都表现出正常的减数分裂前期I阶段（从细线期到双线期），这表明Fscn3对减数分裂I不是必需的。这项研究提供了第一个证据，表明FSCN3是一种睾丸特异性细丝结合蛋白，不是小鼠精子发生所必需的。这些结果将有助于生殖生物学家将他们的研究重点放在对生育能力至关重要的基因上，避免研究重复[1]。

猪FSCN3基因的分子特征描述了猪FSCN3基因的克隆、基因组结构和定位。研究显示，猪FSCN3蛋白与其他哺乳动物FSCN3具有较高的同源性。FSCN3基因包含七个外显子，跨度约为9 kb，定位在猪染色体18上。研究者们还发现了24个DNA多态性[2]。

在对背部疼痛相关表型进行的多性状全外显子组关联研究中，研究者们使用来自英国生物库的全外显子测序数据进行了基于基因的多性状基因关联分析，包括慢性背部疼痛、背痛和椎间盘疾病。研究确定了SLC13A1基因通过丢失功能（LoF）和错义变异对慢性背部疼痛的贡献。多性状方法揭示了FSCN3基因及其通过LoF变异对背部疼痛的影响。由于FSCN3基因是第二个被发现由于LoF变异而对背部疼痛有影响的基因，因此它值得注意，并可能成为背部疼痛治疗的潜在药物靶点[3]。

通过生物信息学分析鉴定与精子发生相关的枢纽基因，研究者们分析了非梗阻性无精症（NOA）与梗阻性无精症（OA）和正常样本中存在的差异表达基因（DEGs）。研究确定了PRM2、TEKT2、FSCN3、UBQLN3、SPATS1和GTSF1L作为精子发生的枢纽基因。其中，FSCN3基因的表达在睾丸生殖细胞肿瘤中被显著下调，并且其甲基化水平与发病机制相关。这些枢纽基因可能与精子发生有关，并可能成为非梗阻性无精症和睾丸生殖细胞肿瘤的潜在治疗靶点[4]。

为了确定无精症的潜在生物标志物，研究者们使用基因芯片对非梗阻性无精症患者和正常精子的基因表达进行了分析。研究确定了31个睾丸活检样本，使用Affymetrix Human Gene 1.0 ST微阵列对14个根据最高倍数变化选择的基因进行基因表达分析，并通过定量PCR和另一组微阵列样本验证。结果表明，AKAP4、UBQLN3、CAPN11、GGN、SPACA4、SPATA3和FAM71F1是在无精症患者中显著下调的基因。此外，全局分析还确定了在晚成熟停滞的男性中上调的基因，包括WBSCR28、ADCY10、TMEM225、SPATS1、FSCN3、GTSF1L和GSG1。这些基因可以用于创建一个分子诊断工具，以确定非梗阻性无精症患者精子发生损害的程度[5]。

FSCN家族在透明细胞肾细胞癌（KIRC）中的表达、预后和生物学意义的综合分析表明，FSCN1和FSCN3的表达在KIRC患者中显著上调，而FSCN2的表达则相反。FSCNs的表达水平与病理分期、分子亚型和肿瘤等级相关。FSCNs的表达水平与KIRC中的免疫细胞浸润相关。FSCN1和FSCN3的高表达水平与KIRC患者的总体生存（OS）和进展无病间隔较差相关。单变量和多变量分析表明，FSCN2是KIRC患者OS时间的独立风险因素。此外，FSCNs的突变与KIRC患者的较差OS和进展无病生存相关。FSCNs参与了包括局灶粘附、内吞作用、肥厚型心肌病和调节肌动蛋白细胞骨架的通路。这些结果表明，FSCN2可能是KIRC患者OS的独立预后因素，而FSCN1和FSCN3可以用作预测KIRC临床结局的有利生物标志物[6]。

睾丸细丝蛋白（FSCN3）：一种在细长的精子头部特异性表达的细丝结合蛋白的新型同源基因，研究者们报告了一种新的、精子细胞特异性的细丝蛋白同源基因，命名为睾丸细丝蛋白或FSCN3。睾丸细丝蛋白与细丝蛋白具有远亲关系，但保留了其主要的序列组织。小鼠睾丸细丝蛋白的cDNA克隆预测了一个498个氨基酸的蛋白质，分子量为56 kD，与小鼠细丝蛋白有29%的同源性。小鼠和人FSCN3基因的定位显示在7q31.3染色体上。Northern分析表明，FSCN3的表达高度特异性地定位于睾丸。原位杂交进一步将表达限制在细长的精子细胞中。抗重组FSCN3蛋白的抗体在睾丸、附睾和附睾精子中鉴定到一个56 kD的带，表明睾丸细丝蛋白在成熟精子中持续存在。与原位杂交结果一致，免疫荧光显微镜将睾丸细丝蛋白蛋白定位在细长精子头部前部区域，这些区域与背侧和腹侧下顶体空间中F-肌动蛋白的已知分布相匹配。睾丸细丝蛋白可能在精子头部的终末延长以及伴随受精的微丝重排中发挥作用[7]。

在膳食维生素E补充后羊睾丸中精子发生调节的候选基因鉴定研究中，研究者们使用RNA-seq进一步研究了维生素E在羊精子发生中的作用及其调节机制。研究结果表明，维生素E补充剂增加了睾丸和附睾中的生殖细胞数量。然而，在摄入2000 IU/d维生素E的动物中，这种积极作用减弱。使用RNA-seq程序，检测到一些差异表达基因，如NDRG1、FSCN3和CYP26B1，这些基因主要与精子发生调节相关。摄入2000 IU/d维生素E补充剂导致骨骼相关转录本的数量减少，如TUBB、VIM和不同亚型的胶原蛋白，还影响了ECM受体相互作用通路。这些变化似乎负责更高维生素E浓度的较低有益效果。这些结果为维生素E在分子水平上调节精子发生的机制提供了新的见解，然而，为了精确理解受影响基因的功能，需要进一步的研究[8]。

综上所述，FSCN3是一种睾丸特异性细丝结合蛋白，在精子发生中发挥着重要作用。研究表明，FSCN3的表达与精子形态、精液浓度和精子运动速度没有显著相关性，表明FSCN3不是小鼠精子发生所必需的。此外，FSCN3的突变与背部疼痛的发生有关，使其成为背部疼痛治疗的潜在药物靶点。FSCN3在非梗阻性无精症患者中的表达下调，表明FSCN3可能与精子发生相关，并可能成为非梗阻性无精症和睾丸生殖细胞肿瘤的潜在治疗靶点。FSCN3的表达在KIRC患者中上调，表明FSCN3可能与肿瘤的发生和进展相关。FSCN3在羊睾丸中的表达受到膳食维生素E补充剂的影响，表明FSCN3可能在维生素E调节精子发生中发挥作用。